(57)【要約】      （修正有）【課題】  高含水有機廃棄物の処理システムにおいて、高含水有機廃棄物の乾燥から焼却・排気処理に至るまで、外部エネルギーを必要とせず、自立稼働可能な処理システムを提供する。【解決手段】  高含水有機廃棄物である脱水ケーキ２を減圧下で乾燥させ、乾燥によって発生した蒸気の潜熱を加熱に利用するために水蒸気圧縮機１３を備える潜熱回収型減圧乾燥機１０と、潜熱回収型減圧乾燥機１０で形成された乾燥ケーキ３を焼却する焼却炉２１と、焼却炉２１からの廃熱を利用して高温蒸気を発生させる廃熱ボイラ３１、及び廃熱ボイラ３１からの高温蒸気で駆動される蒸気タービン３２とから成る廃熱回収装置３０とを備え、前記廃熱回収装置３０で回収されたエネルギーにより水蒸気圧縮機１３を駆動させる。また、潜熱回収型減圧乾燥機１０は熱交換器４１によって回収された廃熱によって、さらに加熱される。【選択図】  図１
2006218383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高含水有機廃棄物を減圧下で乾燥させ、乾燥によって発生した蒸気の潜熱を加熱に利用するために圧縮機を備える潜熱回収型減圧乾燥機と、
前記潜熱回収型減圧乾燥機で前記高含水有機廃棄物を乾燥することにより得られる乾燥ケーキを焼却する第一炉と、
前記第一炉からの排熱を利用して高温蒸気を発生させるボイラ、及びこのボイラからの蒸気で駆動するタービンとから成る廃熱回収装置と、
を備え、
前記廃熱回収装置で生成する電力または動力により、前記潜熱回収型減圧乾燥機の前記圧縮機を駆動させることを特徴とする、高含水有機廃棄物の処理システム。
【請求項２】
請求項１記載の高含水有機廃棄物の処理システムであって、
前記第一炉は前記乾燥ケーキを酸化焼却させる焼却炉であることを特徴とする、高含水有機廃棄物の処理システム。
【請求項３】
請求項１記載の高含水有機廃棄物の処理システムであって、
前記第一炉は、前記乾燥ケーキを乾留・ガス化し、生成した可燃性ガスを燃焼させるガス化炉であることを特徴とする、高含水有機廃棄物の処理システム。
【請求項４】
高含水有機廃棄物を減圧下で乾燥させ、乾燥によって発生した蒸気の潜熱を加熱に利用するために圧縮機を備える潜熱回収型減圧乾燥機と、
前記潜熱回収型減圧乾燥機で前記高含水有機廃棄物を乾燥することにより得られる乾燥ケーキを乾留・ガス化し、可燃性ガスを生成するガス化炉と、
前記可燃性ガスにより駆動されるガスエンジン又はガスタービンと、
を備え、
前記ガスエンジン又は前記ガスタービンで生成する電力または動力により、前記潜熱回収型減圧乾燥機の前記圧縮機を駆動させることを特徴とする、高含水有機廃棄物の処理システム。
【請求項５】
請求項１〜３の何れかに記載の高含水有機廃棄物の処理システムであって、
前記第一炉又は前記廃熱回収装置からの廃熱を回収する熱交換器を備え、
前記熱交換器で加熱された熱媒体により、前記高含水有機廃棄物を加熱させることを特徴とする、高含水有機廃棄物の処理システム。
【請求項６】
請求項４記載の高含水有機廃棄物の処理システムであって、
前記可燃性ガスか、前記ガスエンジンまたは前記ガスタービンか、あるいは前記ガスエンジンまたは前記ガスタービンから排出された排ガスか、のうち少なくとも一からの廃熱を回収する熱交換器を備え、
前記熱交換器で加熱された熱媒体により、前記高含水有機廃棄物を加熱させることを特徴とする、高含水有機廃棄物の処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機スラッジや下水汚泥等を含む有機分含有廃水を脱水することにより得られる高含水有機廃棄物を処理するシステムであり、詳しくは高含水有機廃棄物を乾燥させるのに外部エネルギーを必要としない高含水有機廃棄物の処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機スラッジや下水汚泥等を含む有機分含有廃水を脱水することにより得られる有機廃棄物は、減容化・減量化および安定化・無害化を目的として、焼却により処理される。しかしながら、前記有機廃棄物が高含水である場合（以降、単に「高含水有機廃棄物」ともいう。）、そのままでは焼却ができないので、焼却炉に例えば重油や都市ガスなどの化石系燃料などを補助燃料として適宜投入する必要がある。このため、焼却処理に要するコストが大となる。
【０００３】
そこで、焼却処理の対象である前記有機廃棄物の含水率を下げて、焼却し易いように、好ましくは前記有機廃棄物が焼却炉内で自立燃焼し新たなエネルギー源となることを目的として、有機分含有廃水から水分を効率よく除去する技術が数多く開発されている。このような水分を除去する手段（以降、単に「脱水手段」ともいう。）として、例えば機械的脱水手段であるフィルタプレス式やスクリュープレス式などが挙げられる。しかし、実際には、前記脱水手段により脱水処理を施しても、有機分含有廃水の含水率を十分下げることができず、８０ｗｔ％程度まで下げるのが限界とされている。したがって、脱水処理され、含水率が８０ｗｔ％程度まで低下した有機分含有廃水（以降、単に「脱水ケーキ」ともいう。含水率が高いので特に「高含水有機廃棄物」ともいう。）は、自立燃焼すらできない。
【０００４】
そこで、脱水ケーキを更に乾燥させることにより、含水率をより下げることを目的とした公知技術として、例えば、焼却炉からの排ガスの熱を有機廃棄物の乾燥に利用する焼却システム（特許文献１）や、水蒸気凝縮機を用いて水蒸気の潜熱を利用し、有機廃棄物の乾燥に利用する蒸気再圧縮式真空濃縮乾燥装置（特許文献２）が挙げられる。
【０００５】
特許文献１は、高含水有機廃棄物を乾燥させることにより、高含水有機廃棄物を焼却する際に重油や都市ガス等の化石燃料系補助燃料を必要としない廃棄物焼却システムを開示する。この廃棄物焼却システムは、脱水ケーキを乾燥させることにより乾燥ケーキを形成する乾燥機と、前記乾燥ケーキを焼却する焼却炉と、前記焼却炉から生じる熱エネルギーを前記乾燥機に伝える熱交換器と、排ガス内の酸性分を除去するための排ガス処理塔と、排ガス処理塔からの排水の熱を加熱して前記乾燥機に伝えるヒートポンプと、から構成されている。
【０００６】
これにより、前記焼却炉からの排ガスの熱エネルギーを前記熱交換器をもって前記乾燥機に利用することと、外部電力などにより駆動する前記ヒートポンプ及び前記排ガス処理塔からの排水を利用して前記乾燥機を加熱することと、により脱水ケーキを十分に乾燥させる。従って有機廃棄物を焼却するのに例えば化石系燃料などの補助燃料を必要せず、自立燃焼することができる、とされている。
【０００７】
一方、特許文献２は、高含水廃棄物の乾燥装置を開示する。前記乾燥装置は、高含水の廃棄物を収容するタンクと、前記タンクから空気を排出することによりタンク内の気圧を下げる機能、および減圧下のタンクから排出された水蒸気を圧縮する機能を有する水蒸気圧縮機と、前記タンクの内部に設けられ前記タンクと熱的に結合され、且つ前記水蒸気圧縮機から吐出された高温高圧水蒸気を凝縮させて前記タンクを加熱する水蒸気凝縮機と、から構成されている。
【０００８】
これにより、前記水蒸気圧縮機により前記タンク内の気圧が下げられることで水分の沸点が下がり、それにより廃棄物から蒸発した水蒸気は、前記水蒸気圧縮機において高圧となり、前記タンク内に設けられた前記水蒸気凝縮機へと流入する。前記水蒸気凝縮機において、流入した水蒸気が凝縮され、すなわち気液相変化することで発生する凝縮熱が前記タンク内の廃棄物に伝熱し、該廃棄物が加熱される。このように当該乾燥装置は、エネルギー効率の高い乾燥手段を提供する、とされる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−９３０１８号公報
【特許文献２】特許第３１４７１４２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１の構成では、高含水廃棄物を十分に乾燥させるために、熱交換器だけでなくヒートポンプを必要とし、前記ヒートポンプを稼動させるために外部から電力を配給する必要がある。また、この構成には廃棄物の水分の有する潜熱や顕熱を回収する仕組みがなく、効率的なエネルギー回収がなされていない。
【００１１】
一方、特許文献２の構成では、蒸気圧縮機でなされる少ない圧縮仕事量で、廃棄物中の水分に対して大きな蒸発熱量を与えることができるため、エネルギー効率が高いとされている。しかし、前記蒸気圧縮機を駆動するために外部からのエネルギーの供給を必要とし、単独運転することができない。
【００１２】
従って、本発明は、自立運転が可能な高含水有機廃棄物の処理システム、すなわち、有機分含有廃水を脱水手段により脱水することで得られる脱水ケーキを十分に乾燥させるための乾燥機を駆動するのに必要な電力等のエネルギーを外部に依存しない処理システムを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【００１３】
上記の課題を解決するために、第１の発明は、高含水有機廃棄物を減圧下で乾燥させ、乾燥によって発生した蒸気の潜熱を加熱に利用するために圧縮機を備える潜熱回収型減圧乾燥機と、前記潜熱回収型減圧乾燥機で前記高含水有機廃棄物を乾燥することにより得られる乾燥ケーキを焼却する第一炉と、前記第一炉からの排熱を利用して高温蒸気を発生させるボイラ、及びこのボイラからの蒸気で駆動するタービンとから成る廃熱回収装置と、を備え、前記廃熱回収装置で生成する電力または動力により、前記潜熱回収型減圧乾燥機の前記圧縮機を駆動させる。
【００１４】
上記の構成により、前記高含水有機廃棄物は自立燃焼できる程度に乾燥されるので、前記高含水有機廃棄物を焼却する第一炉に例えば化石系燃料などの補助燃料を投入する必要がない。これにより、処理費用を削減することができる。
また、前記潜熱回収型減圧乾燥機の前記圧縮機を駆動するエネルギーは、外部に依存せず、前記廃熱回収装置で得られる電力又は動力により賄われるので、前記高含水有機廃棄物の処理システムを自立運転させることができる。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明記載の高含水有機廃棄物の処理システムであって、
前記第一炉は前記乾燥ケーキを酸化焼却させる焼却炉である。
【００１６】
上記の構成により、前記高含水有機廃棄物の有するエネルギーを熱エネルギーとして取り出すことができる。
【００１７】
第３の発明は、第１の発明記載の高含水有機廃棄物の処理システムであって、
前記第一炉は、前記乾燥ケーキを乾留・ガス化し、生成した可燃性ガスを燃焼させるガス化炉である。
【００１８】
上記の構成により、前記高含水有機廃棄物の有するエネルギーを熱エネルギーとして取り出すことができる。
【００１９】
第４の発明は、高含水有機廃棄物を減圧下で乾燥させ、乾燥によって発生した蒸気の潜熱を加熱に利用するために圧縮機を備える潜熱回収型減圧乾燥機と、前記潜熱回収型減圧乾燥機で前記高含水有機廃棄物を乾燥することにより得られる乾燥ケーキを乾留・ガス化し、可燃性ガスを生成するガス化炉と、前記可燃性ガスにより駆動されるガスエンジン又はガスタービンと、を備え、前記ガスエンジン又は前記ガスタービンで生成する電力または動力により、前記潜熱回収型減圧乾燥機の前記圧縮機を駆動させる。
【００２０】
上記の構成により、前記高含水有機廃棄物が十分に乾燥されることで、補助燃料を追加投入することなく、前記高含水有機廃棄物の乾燥ケーキをガス化炉内において乾留・ガス化させることができる。
また、前記潜熱回収型減圧乾燥機の前記圧縮機を駆動するエネルギーは、外部に依存せず、前記ガスエンジン又は前記ガスタービンで得られる電力又は動力により賄われるので、前記高含水有機廃棄物の処理システムを自立運転させることができる。
【００２１】
第５の発明は、第１〜３の発明の何れかに記載の高含水有機廃棄物の処理システムであって、  前記第一炉又は前記廃熱回収装置からの廃熱を回収する熱交換器を備え、前記熱交換器で加熱された熱媒体により、前記高含水有機廃棄物を加熱させる。
【００２２】
上記の構成により、前記熱交換器によって回収された熱エネルギーが、前記高含水有機廃棄物を加熱するのに利用されているので、ボイラ出口温度の高いシステム構成であっても、また、タービン出口蒸気温度の高いシステム構成（背圧タービン）であっても、含水率８５ｗｔ％程度の前記高含水有機廃棄物を第一炉で自立燃焼できる程度にまで乾燥させることができる。
【００２３】
第６の発明は、第４の発明記載の高含水有機廃棄物の処理システムであって、
前記可燃性ガスか、前記ガスエンジンまたは前記ガスタービンか、あるいは前記ガスエンジンまたは前記ガスタービンから排出された排ガスか、のうち少なくとも一からの廃熱を回収する熱交換器を備え、前記熱交換器で加熱された熱媒体により、前記高含水有機廃棄物を加熱させる。
【００２４】
上記の構成により、前記熱交換器によって回収された熱エネルギーが、前記高含水有機廃棄物を加熱するのに利用されているので、第一炉で自立燃焼できる程度にまで前記高含水有機廃棄物を乾燥させることができる。したがって、前記高含水有機廃棄物の処理システムの自立運転を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図１に基づいて、本発明に係る高含水有機廃棄物の処理システムの一実施形態について説明する。
【００２６】
ここでは、本発明に係る高含水有機廃棄物の処理システムが、主要な構成として、焼却炉と廃熱ボイラと蒸気タービンとを備える例に関して説明するが、当然これに限定されるものではない。
【００２７】
図１は本発明の一実施形態に係る高含水有機廃棄物の処理システムの処理フロー図である。
【００２８】
高含水有機廃棄物処理システム１００は、大きくわけて以下のように構成されている。
すなわち、機械的脱水処理機５０により予め脱水処理が施されている有機分含有廃水１である脱水ケーキ２を乾燥させて乾燥ケーキ３を形成する潜熱回収型減圧乾燥機１０と、乾燥ケーキ３を焼却する焼却部２０と、焼却部２０で発生した熱エネルギーを回収する廃熱回収装置３０と、廃熱回収装置３０から排出された排ガスの有する熱エネルギーを回収し、前記排ガスを高含水有機廃棄物処理システム１００から排出する後処理装置４０と、から構成されている。
【００２９】
潜熱回収型減圧乾燥機１０は以下のように構成されている。
すなわち、脱水ケーキ２を収納する減圧タンク１１と、機械的脱水処理機５０へ接続され、脱水ケーキ２を減圧タンク１１へ供給するためのホッパー１２と、減圧タンク１１内を減圧させ、またこれにより減圧タンク１１に収納された脱水ケーキ２から蒸発した水蒸気等を吸引圧縮する水蒸気圧縮機１３と、減圧タンク１１内に設けられ、水蒸気圧縮機１３へ接続され、水蒸気圧縮機１３から流入する圧縮された前記水蒸気等を凝縮させることにより脱水ケーキ２を加熱する水蒸気凝縮器１４と、前記水蒸気等に含まれる不凝縮性ガスを大気中へ排出するレリーフ弁１５と、水蒸気凝縮器１４で凝縮された凝縮水を排出するスチームトラップ１６と、から構成されている。ただし、図１に示す熱交換器４１ａに関しては後述する。
【００３０】
減圧タンク１１は、略密閉状態で脱水ケーキ２を収納するものである。減圧タンク１１はバッチ式構造であり、脱水ケーキ２を所定の時間乾燥する。また、生成された乾燥ケーキ３を排出する乾燥ケーキ排出口１１ａを備えている。減圧タンク１１はその内部を減圧しても耐え得る強度を有し、好ましくは減圧タンク１１がその外部から断熱されていると良い。
【００３１】
機械的脱水処理機５０は、高含水有機廃棄物処理システム１００の外部に設けらており、有機分含有廃水１を脱水処理するものである。その一例として、例えばフィルタプレス式脱水処理機やスクリュープレス式脱水処理機などが挙げられる。機械的脱水処理機５０により脱水処理された脱水ケーキ２の含水率は、７５〜８５ｗｔ％に至る。機械的脱水処理機５０は、潜熱回収型減圧乾燥機１０のホッパー１２へ脱水ケーキ２を供給する。
【００３２】
ここで、有機分含有廃水１とは、有機スラッジや下水汚泥などを含み、含水率が１００％に近い有機廃棄物のことを言う。
【００３３】
水蒸気圧縮機１３は、減圧タンク１１内を減圧させ、またこれにより減圧タンク１１に収納された脱水ケーキ２から蒸発した水蒸気等を吸引圧縮するものである。減圧タンク１１と水蒸気凝縮器１４とに接続されており、水蒸気圧縮機駆動モータ１３ｍにより駆動する。水蒸気圧縮機駆動モータ１３ｍは電力（または動力でも良い。）により駆動し、その駆動源は潜熱回収型減圧乾燥機１０の外部より供給されるが、より詳しくは後述する。
水蒸気圧縮機１３の動作方式として例えば、揺動式・往復式・スクリュー式・ルーツ式及びロータリ式等が挙げられる。
【００３４】
水蒸気凝縮機１４は、減圧タンク１１内に設けられている。減圧下で沸騰させて減圧タンク１１から水蒸気圧縮機１３を介して流入する圧縮された水蒸気をより高い温度で凝縮させることにより、少ない圧縮仕事で脱水ケーキ２を加熱するものである。水蒸気凝縮器１４の一方は水蒸気圧縮機１３と、他方はレリーフ弁１５およびスチームトラップ１６と、接続されている。この水蒸気凝縮器１４は、減圧タンク１１内の脱水ケーキ２と熱交換するために減圧タンク１１内の脱水ケーキ２に接するように設けられている。水蒸気凝縮器１４の形状として、例えばコイル状のものや、減圧タンク１１を２重壁としたもの等が挙げられる。水蒸気圧縮機１３より流入する圧縮された前記水蒸気等は、水蒸気凝縮器１４内で凝縮することで、水蒸気凝縮器１４を介して脱水ケーキ２を加熱する。
【００３５】
レリーフ弁１５は、前記水蒸気等に含まれる不凝縮性ガスを大気中へ排出するものである。レリーフ弁１５は水蒸気凝縮器１４の排出口へ接続されている。前記不凝縮性ガスとは例えば空気などである。レリーフ弁１５は、抽気ポンプや真空ポンプを用いずに自発的に前記不凝縮性ガスを排出することができる。
【００３６】
スチームトラップ１６は、水蒸気凝縮器１４で凝縮された凝縮水を排出するものである。レリーフ弁１５と同様に、前記水蒸気凝縮機１４の排出口へ接続されている。
【００３７】
焼却部２０は以下のように構成されている。
すなわち、乾燥ケーキ３を収納し焼却するための焼却炉２１と、潜熱回収型減圧乾燥機１０から排出された乾燥ケーキ３を焼却炉２１に供給するためのホッパー２２と、不燃物等の不燃性廃棄物４を排出するための不燃性物排出口２３と、から構成されている。また、廃熱ボイラ３１が焼却炉２１に連設されている。
【００３８】
焼却炉２１は、乾燥ケーキ３を収納し焼却するためのものである。乾燥ケーキ３は後述するホッパー２２により供給される。焼却炉２１の焼却方式はロータリーキルン炉であるが、これに限らず、例えばストーカ炉や流動層炉であっても良い。
【００３９】
ホッパー２２は、通常バッチ式の潜熱回収型減圧乾燥機１０から排出された乾燥ケーキ３を貯溜する。このホッパー２２に溜められた乾燥ケーキ３は、焼却炉２１に定量配給される。
【００４０】
不燃性物排出口２３は、焼却炉２１で焼却されない、すなわち不燃物等の不燃性廃棄物４を排出するためのものである。不燃性物排出口２３より排出された不燃性廃棄物４は、適宜粉砕された後に、例えば埋立処分される。
【００４１】
焼却炉２１の上部に連設される廃熱ボイラ３１に関しては、後述する。
【００４２】
廃熱回収装置３０は以下のように構成されている。
すなわち、焼却炉２１で発生する熱エネルギーを利用して水蒸気を発生させる廃熱ボイラ３１と、廃熱ボイラ３１で生成された水蒸気を動力に変換する蒸気タービン３２と、蒸気タービン３２で発生した動力を電力に変換する発電機３３と、蒸気タービン３２から排出された蒸気を復水させる復水器３４と、から構成されている。
【００４３】
ここで、発電機３３は、蒸気タービン３２で発生した動力を電力に変換するものである。発電機３３で生成される電力により、水蒸気圧縮機駆動モータ１３ｍを駆動させることができるので、自立運転することができる。また、これに限らず余剰電力があれば、その他の設備にも利用される。
【００４４】
後処理装置４０は以下のように構成されている。
すなわち、焼却炉２１又は廃熱ボイラ３１から排出される排ガスを利用して熱媒体を加熱する熱交換器４１と、化学反応や触媒などを用いて排ガスの有する有害物質を除去・無害化する排ガス処理器４２と、排ガス処理器４２で処理された排ガスを吸い出す誘引ファン４３と、誘引ファン４３により吸い出された排ガスを大気中に排出する煙突４４と、から構成されている。
【００４５】
熱交換器４１は、焼却炉２１又は廃熱ボイラ３１から排出される排ガスを利用して熱媒体を加熱するものである。加熱された前記熱媒体は減圧タンク１１内に設けられた熱交換器４１ａを介して脱水ケーキ２を加熱する。熱交換器４１と熱交換器４１ａとは、流路４１ｂを介して接続されている。前記熱媒体としては、例えば油や空気などが挙げられる。
【００４６】
ここで、熱交換器４１や熱交換器４１ａは、装置起動時の脱水ケーキ２の予熱にも利用可能である。また、ボイラ出口温度が高い（ボイラ効率が低い）システム構成の場合に必要である。一方で、ボイラ出口温度が低い（ボイラ効率が高い）システム構成の場合であって、脱水ケーキ２の含水率が８５ｗｔ％以下であれば、潜熱回収型減圧乾燥機１０の有する乾燥能力のみにより、脱水ケーキ２を自立燃焼できる程度に乾燥させることができる。
【００４７】
次に、本実施形態に係る高含水有機廃棄物処理システム１００の作動について説明する。ただし、高含水有機廃棄物処理システム１００への前処理である機械的脱水工程も合わせて説明する。
【００４８】
以下に、潜熱回収型減圧乾燥機１０における作動を説明する。
【００４９】
（機械的脱水工程）
搬入される有機分含有廃水１は、まず機械的脱水処理機５０へ供給され、脱水処理が施される。これにより、脱水ケーキ２が形成される。機械的脱水処理機５０の脱水方法としては、例えばフィルタプレス式やスクリュープレス式などが挙げられる。
脱水ケーキ２の含水率はより低いほうが望ましい。しかし、８０ｗｔ％以上の有機分含有廃水１を脱水処理する場合、従来技術では同８０ｗｔ％前後が限界とされている。
【００５０】
（供給工程）
機械的脱水処理機５０で形成された脱水ケーキ２は、減圧タンク１１に接続されたホッパー１２によって、所定の時間間隔で減圧タンク１１に供給される。前記所定の時間間隔は、主として脱水ケーキ２が潜熱回収型減圧乾燥機１０内で十分に乾燥されるのに要する時間のことであるが、脱水ケーキ２の含水率・成分・量及び潜熱回収型減圧乾燥機１０の乾燥能力などの条件により多様に変化する。
所定量の脱水ケーキ２が減圧タンク１１内に収納されると、ホッパー１２からの供給を停止し、減圧タンク１１は密閉状態となる。
【００５１】
（減圧開始工程）
減圧タンク１１が密閉された後、熱交換器４１ａで予熱を開始し、その後、水蒸気圧縮機１３が稼働し、減圧タンク１１内の空気が排除される。これにより、減圧タンク１１内が減圧されると共に、水蒸気圧縮機１３内で加熱された空気が水蒸気凝縮機１４を通る際に水蒸気凝縮機１４を介して脱水ケーキ２を加熱する。これにより、例えば脱水ケーキ２の温度が約５０℃となり、減圧タンク１１内の気圧が約１２ｋＰａとなると、脱水ケーキ２内の水分の沸騰が促進される。
【００５２】
（凝縮開始工程）
脱水ケーキ２内の水分が蒸発することにより生じた水蒸気は、水蒸気圧縮機１３で圧縮され、昇温し、水蒸気圧縮機１３に接続された水蒸気凝縮機１４を通る際に凝縮して熱を放出する。これにより、減圧タンク１１内の脱水ケーキ２を加熱する。
水蒸気凝縮機１４内の圧力が一定圧力（例えば、２．０気圧）以上になると、レリーフ弁１５が開放され、不凝縮性ガスを含む空気を自発的に大気中へ排出する。さらに、凝縮工程で生成される凝縮水はスチームトラップ１６より自発的に排出される。
【００５３】
（定常運転）
以上説明したように、ホッパー１２による脱水ケーキ２の供給工程と、減圧タンク１１内における脱水ケーキ２の水分の蒸発工程と、それにより生成された水蒸気の圧縮工程と、圧縮された水蒸気の凝縮工程と、凝縮工程において脱水ケーキ２を加熱する加熱工程と、不凝縮性ガス及び凝縮水の排出工程と、を継続することにより、減圧タンク１１内の温度は徐々に上昇し、定格運転状態に達する。前記定格運転状態とは、例えば減圧タンク１１内が９０℃・７０ｋＰａで、飽和状態にある水蒸気凝縮機１４内が例えば１１０℃・１４３ｋＰａであることを指す。
【００５４】
（潜熱回収型減圧乾燥機１０の効果）
前述のように、潜熱回収型減圧乾燥機１０が定常状態で運転されていることで、以下のような効果が得られる。
第１に、減圧タンク１１で発生した水蒸気を圧縮したのち、減圧タンク１１内に設けられた水蒸気凝縮器１４において凝縮させるため、少ない圧縮仕事（電力）で、前記水蒸気の潜熱エネルギーを回生させることができる、という効果を奏する。
第２に、潜熱回収型減圧乾燥機１０を運転するために要するエネルギーは主として水蒸気圧縮機駆動モータ１３ｍを駆動するための電力である。また、水蒸気圧縮機駆動モータ１３ｍを駆動するための電力は、乾燥に要する仕事のおよそ１／７程度となる。一方、水蒸気圧縮機駆動モータ１３ｍを駆動するための電力は、廃熱回収装置３０の発電機３３から供給される。従って、例えば乾燥機に投入される脱水ケーキ２の含水率が８０ｗｔ％前後であっても、焼却部２０内で自立燃焼できる程度の含水率６０ｗｔ％に至るまで脱水ケーキ２を乾燥させることができ、高含水有機廃棄物処理システム１００の自立稼働を可能とする、という効果を奏する。
第３に、脱水ケーキ２を収納し乾燥させるための減圧タンク１１が減圧状態となる。これにより、脱水ケーキ２の有する水分をより低い温度で蒸発させることができる。言い換えれば、低い温度（低質なエネルギー）で、水分の蒸発を促進することができる、という効果を奏する。
第４に、水蒸気凝縮機１４だけでなく、後述する熱交換器４１ａによっても脱水ケーキ２が加熱される構成であるので、潜熱回収型減圧乾燥機１０の迅速な立ち上げが可能となる、という効果を奏する。
【００５５】
次いで、焼却部２０における作動の説明を以下に示す。
【００５６】
（供給工程）
潜熱回収型減圧乾燥機１０で所定の時間、乾燥されて形成された乾燥ケーキ３は、ホッパー２２を介して焼却部２０の焼却炉２１へ適宜供給される。
【００５７】
（焼却工程）
焼却炉２１に収納された乾燥ケーキ３は、焼却炉２１内で燃焼される。ここで、本実施形態における高含水有機廃棄物処理システム１００は潜熱回収型減圧乾燥機１０を備え、これにより脱水ケーキ２は自立燃焼できる程度に至るまで乾燥されるので、焼却炉に外部より例えば化石系燃料などの補助燃料を投入する必要がない。
【００５８】
また、焼却工程で発生した熱エネルギーを回収するために、焼却炉２１には廃熱ボイラ３１が設けられている。
【００５９】
（不燃物排出工程）
脱水ケーキ２は、燃焼も蒸発もしない不燃性廃棄物４を含有している。このような不燃性廃棄物４を排出するための不燃性物排出口２３が焼却炉２１に設けられている。一方、不燃性廃棄物４は、不燃性物排出口２３より排出された後、十分に粉砕され、例えば埋立処分される。
【００６０】
次に、廃熱回収装置３０における作動を説明する。
【００６１】
（ボイラ工程）
焼却炉２１において発生する熱エネルギーにより、廃熱ボイラ３１が稼動し、高温水蒸気が生成される。
【００６２】
（タービン工程）
廃熱ボイラ３１で生成した水蒸気により、廃熱ボイラ３１に接続された蒸気タービン３２が稼動する。
【００６３】
（発電工程）
蒸気タービン３２に接続された発電機３３により電力が生成される。生成された電力は水蒸気圧縮機駆動モータ１３ｍに配給され、もって潜熱回収型減圧乾燥機１０は脱水ケーキ２の有するエネルギーで駆動することになる。
また、生成された電力に余剰が生じれば、潜熱回収型減圧乾燥機１０以外にも、例えば高含水有機廃棄物処理システム１００の各設備や周辺地域への電力配給、電力の売買取引などに利用される。さらには、機械的脱水処理機５０に利用しても良い。
【００６４】
（復水工程）
蒸気タービン３２より排気された水蒸気は、復水器３４において水冷あるいは空冷により復水される。
【００６５】
（当該廃熱回収装置の効果）
以上のように、ボイラ工程と、タービン工程と、発電工程と、復水工程と、を継続することにより、以下の効果を奏する。
すなわち、潜熱回収型減圧乾燥機１０の水蒸気圧縮機駆動モータ１３ｍを駆動するための電力源が、潜熱回収型減圧乾燥機１０の乾燥対象である脱水ケーキ２を焼却する過程で発生した熱エネルギーから変換された電力エネルギーであるので、本実施形態に係る高含水有機廃棄物処理システム１００が外部から電力上、独立して稼働することができる、という効果を奏する。
【００６６】
さらに、後処理工程４０における作動を説明する。
【００６７】
（熱交換工程）
焼却炉２１で発生する熱エネルギーの大半は廃熱ボイラ３１で回収されるが、さらに熱交換器４１においても回収される。焼却炉２１または廃熱ボイラ３１から排出された廃熱が、流路４１ｂ内を流れる例えば油などの熱媒体を、熱交換器４１を介して加熱する。加熱された前記熱媒体は、潜熱回収型減圧乾燥機１０内の熱交換器４１ａへ流入し、これにより脱水ケーキ２が加熱される。
したがって、ボイラ出口温度の高いシステム構成であっても、また、タービン出口蒸気温度の高いシステム構成（背圧タービン）であっても、含水率８５ｗｔ％程度の脱水ケーキ２を焼却炉２１で自立燃焼できる程度にまで乾燥させることができる。
【００６８】
（排ガス処理工程）
熱交換器４１を通過した排ガスは、排ガス処理器４２において、化学反応を利用して有害物質を除去する技術・排ガスを焼却して無害化する技術・触媒を用いて有害物を除去する技術、などによって浄化される。
【００６９】
（排ガス排出工程）
排ガス処理器４２によって浄化された排ガスは、誘引ファン４３により煙突４４を介して、大気中に放出される。
【００７０】
（当該後処理工程の効果）
以上説明したように、熱交換器４１による熱交換工程と、排ガス処理器４２による排ガス処理工程と、誘引ファン４３及び煙突４４による排ガス排出工程と、を継続して行うことにより、以下のような効果を奏する。
すなわち、熱交換器４１で回収された熱エネルギーが、潜熱回収型減圧乾燥機１０の減圧タンク１１内に収納される脱水ケーキ２を加熱するのに利用されているので、ボイラ出口温度の高いシステム構成であっても、また、タービン出口蒸気温度の高いシステム構成（背圧タービン）であっても、含水率８５ｗｔ％程度の脱水ケーキ２を焼却炉２１で自立燃焼できる程度にまで乾燥させることができる。
【００７１】
本実施形態に係る高含水有機廃棄物処理システム１００では、蒸気タービン３２で得られた運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、水蒸気圧縮機駆動モータ１３ｍの駆動に利用されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、本願発明の技術的思考を逸脱しない範囲において自由に設計することができる。
【００７２】
例えば、蒸気タービン３２と水蒸気圧縮機１３とを、歯車装置・クランク軸・カム軸・伝動ベルトなどの動力伝達装置を用いて機械的手段により接続しても良い。これにより、エネルギー変換時に伴うエネルギー損失を解消することができる。
【００７３】
さらに、図２に示すように、復水器３４の代わりに、低圧蒸気溜め３４ａ及び熱交換器３４ｂ、復水タンク３４ｃを備えても良い。これにより、蒸気タービン３２から排気された蒸気の熱エネルギーを脱水ケーキ２の加熱に利用することができる。
【００７４】
また、本実施例では、ボイラ・タービンを駆動し電力等を得るために乾燥ケーキから熱エネルギーを生成する手段として焼却炉を利用しているが、これに限らず、乾燥ケーキを乾留・ガス化し、可燃性ガスを生成するガス化炉を利用してもよい。
【００７５】
さらには、ガス化炉で生成された可燃性ガスを用いて、ガスエンジン或いはガスタービンを駆動しても良い。この場合、潜熱回収型減圧乾燥機の水蒸気圧縮機は、ガスエンジン或いはガスタービンで回収されたエネルギー（例えば、電力または動力）により駆動する。
【００７６】
また、生成された可燃性ガスか、ガスエンジン又はガスタービンか、またはガスエンジン又はガスタービンから排出された排ガスか、のうち少なくとも一より得られる廃熱を利用して、潜熱回収型減圧乾燥機１０内の脱水ケーキ２を加熱しても良い。この場合、前記廃熱は適宜の熱交換器により回収され、加熱された熱媒体は潜熱回収型減圧乾燥機１０内に設けられた適宜の熱交換器を介して脱水ケーキ２を加熱する。これにより、脱水ケーキ２の乾燥に要する時間を短縮することができる。
【００７７】
なお、ガスエンジン又はガスタービンと、前記潜熱回収型減圧乾燥機とを、例えば歯車装置・クランク軸・カム軸・伝動ベルトなどの動力伝達装置を用いて機械的に接続しても良い。これにより、エネルギー変換時に伴うエネルギー損失を解消することができる。
【００７８】
以上の構成により、本実施形態に係る高含水有機廃棄物処理システム１００は、以下のような効果を奏する。
【００７９】
高含水有機廃棄物（脱水ケーキ２）を減圧下で乾燥させ、乾燥によって発生した蒸気の潜熱を加熱に利用するために圧縮機（水蒸気圧縮機１３）を備える潜熱回収型減圧乾燥機１０と、潜熱回収型減圧乾燥機１０で脱水ケーキ２を乾燥することにより得られる乾燥ケーキ３を焼却する第一炉（焼却炉２１）と、焼却炉２１からの排熱を利用して高温蒸気を発生させるボイラ（廃熱ボイラ３１）、及びこの廃熱ボイラ３１からの蒸気で駆動するタービン（蒸気タービン３２）とから成る廃熱回収装置３０と、を備え、廃熱回収装置３０で生成する電力または動力により潜熱回収型減圧乾燥機１０の水蒸気圧縮機１３を駆動させる。これにより、脱水ケーキ２は自立燃焼できる程度に乾燥されるので、脱水ケーキ２を焼却する焼却炉２１に例えば化石系燃料などの補助燃料を投入する必要がない。これにより、処理費用を削減することができる。
また、潜熱回収型減圧乾燥機１０の水蒸気圧縮機１３を駆動するエネルギーを外部に依存せず、廃熱回収装置３０で得られる電力又は動力により賄うことにより、高含水有機廃棄物処理システム１００を自立運転させることができる。
【００８０】
第一炉は、乾燥ケーキ３を酸化焼却させる焼却炉２１でも良い。上記の構成により、脱水ケーキ２の有するエネルギーを熱エネルギーとして取り出すことができる。
【００８１】
第一炉は、前記乾燥ケーキを乾留・ガス化し、生成した可燃性ガスを燃焼させるガス化炉でも良い。上記の構成により、前記高含水有機廃棄物の有するエネルギーを熱エネルギーとして取り出すことができる。
【００８２】
脱水ケーキ２を減圧下で乾燥させ、乾燥によって発生した蒸気の潜熱を加熱に利用するために水蒸気圧縮機１３を備える潜熱回収型減圧乾燥機１０と、潜熱回収型減圧乾燥機１０で脱水ケーキ２を乾燥することにより得られる乾燥ケーキ３を乾留・ガス化し、可燃性ガスを生成するガス化炉と、前記可燃性ガスにより駆動されるガスエンジン又はガスタービンと、を備え、前記ガスエンジン又は前記ガスタービンで生成する電力または動力により、潜熱回収型減圧乾燥機１０の水蒸気圧縮機１３を駆動させる。
上記の構成により、脱水ケーキ２が十分に乾燥されることで、補助燃料を追加投入することなく、脱水ケーキ２を乾燥して得られた乾燥ケーキ３をガス化炉内において乾留・ガス化させることができる。
また、潜熱回収型減圧乾燥機１０の水蒸気圧縮機１３を駆動するエネルギーは、外部に依存せず、前記ガスエンジン又は前記ガスタービンで得られる電力又は動力により賄われるので、高含水有機廃棄物処理システム１００を自立運転させることができる。
【００８３】
焼却炉２１又は廃熱回収装置３０からの廃熱を回収する熱交換器４１を備え、
熱交換器４１で加熱された熱媒体により、脱水ケーキ２を加熱させても良い。
上記の構成により、熱交換器４１によって回収された熱エネルギーが、脱水ケーキ２を加熱するのに利用されているので、ボイラ出口温度の高いシステム構成であっても、また、タービン出口蒸気温度の高いシステム構成（背圧タービン）であっても、含水率８５ｗｔ％程度の前記高含水有機廃棄物を第一炉（燃焼炉２１）で自立燃焼できる程度にまで乾燥させることができる。
【００８４】
前記可燃性ガスか、前記ガスエンジンまたは前記ガスタービンか、あるいは前記ガスエンジンまたは前記ガスタービンから排出された排ガスか、のうち少なくとも一からの廃熱を回収する熱交換器を備え、前記熱交換器で加熱された熱媒体により、脱水ケーキ２を加熱させても良い。
上記の構成により、前記熱交換器によって回収された熱エネルギーが、脱水ケーキ２を加熱するのに利用されているので、ボイラ出口温度の高いシステム構成であっても、また、タービン出口蒸気温度の高いシステム構成（背圧タービン）であっても、含水率８５ｗｔ％程度の前記高含水有機廃棄物を第一炉で自立燃焼できる程度にまで乾燥させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の一実施形態に係る高含水有機廃棄物の処理システム１００の処理フロー図。
【図２】本発明の一実施形態に係る高含水有機廃棄物の処理システム１００の変形例の処理フロー図。
【符号の説明】
【００８６】
１０  潜熱回収型減圧乾燥機
１３  水蒸気圧縮機
１４  水蒸気凝縮器
２１  焼却炉
３０  廃熱回収装置
３１  廃熱ボイラ
３２  蒸気タービン
３３  発電機
４０  後処理工程
４１  熱交換器
【図１】
2006218383.tif 000003
【図２】
2006218383.tif 000004